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基于计算机视觉的工业金属表面缺陷检测综述

自动化学报 2024年第7期50卷 1261-1283页

作者：伍麟郝鸿宇宋友北京航空航天大学软件学院北京100191

针对平面及三维结构金属材料的工业表面缺陷检测,概述了视觉检测技术的基本原理和研究现状,并总结出视觉自动检测系统的关键技术包括光学成像技术、图像预处理技术与缺陷检测器.首先介绍了如何根据检测对象的光学特性选择合适的二维、... 详细信息

针对平面及三维结构金属材料的工业表面缺陷检测,概述了视觉检测技术的基本原理和研究现状,并总结出视觉自动检测系统的关键技术包括光学成像技术、图像预处理技术与缺陷检测器.首先介绍了如何根据检测对象的光学特性选择合适的二维、三维光学成像技术;其次介绍了图像降噪、特征提取、图像分割和拼接等预处理技术的重要作用;然后根据缺陷检测器的实现原理将其分为模板匹配、图像分类、图像语义分割、目标检测和图像异常检测五类,并对其中的经典算法进行了归纳分析.最后,探讨了工业场景下金属表面缺陷检测技术实施中的关键问题,并对该技术的发展趋势进行了展望.

关键词：表面缺陷检测计算机视觉金属表面缺陷自动化检测

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连续变弯度后缘飞机的滚转机动载荷减缓

北京航空航天大学学报 2024年第10期50卷 3172-3182页

作者：雷朝辉杨超宋晨金天燚吴志刚北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 北京航空航天大学无人系统研究院北京100191 上海机电工程研究所上海201109

变弯度后缘机翼具有变形连续、阻力较小、气动噪声较低等优势,越来越多地应用于新概念飞行器的设计之中。基于此,提出一种基于变弯度后缘的飞行器刚弹耦合动力学建模方法,并针对变弯度后缘飞机缩比模型开展了滚转机动仿真分析与风洞试... 详细信息

变弯度后缘机翼具有变形连续、阻力较小、气动噪声较低等优势,越来越多地应用于新概念飞行器的设计之中。基于此,提出一种基于变弯度后缘的飞行器刚弹耦合动力学建模方法,并针对变弯度后缘飞机缩比模型开展了滚转机动仿真分析与风洞试验。结果表明:变弯度后缘可以操纵飞机在2 s内进行180°滚转机动。相较于外侧后缘单独变形,通过内外后缘协同变形可以降低30%以上的滚转机动附加载荷。另外,对比表明滚转角仿真结果与风洞试验数据误差小于6%,验证了所提方法的准确性。

关键词：变弯度后缘刚弹耦合滚转机动载荷减缓仿真分析风洞试验

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基于相关性反馈的开源系统跨层需求追踪方法

软件学报 2024年第3期35卷 1321-1340页

作者：田家豪张莉连小利赵倩慧北京航空航天大学计算机学院软件工程研究所北京100191 软件开发环境国家重点实验室(北京航空航天大学) 北京100191 北京航空航天大学软件学院北京100191

大型复杂软件系统的需求分析与生成是一个由上而下逐层分解的过程,跨层需求间追踪关系的构建对于项目的管理、开发与演化都至关重要.开源系统的松耦合贡献方式需要每位参与者能便捷地理解需求的来龙去脉及需求状态,这依赖跨层需求间的追... 详细信息

大型复杂软件系统的需求分析与生成是一个由上而下逐层分解的过程,跨层需求间追踪关系的构建对于项目的管理、开发与演化都至关重要.开源系统的松耦合贡献方式需要每位参与者能便捷地理解需求的来龙去脉及需求状态,这依赖跨层需求间的追踪.问题描述日志是开源系统中需求的常见呈现方式,其无固定模板要求,内容多样(含文本、代码、调试信息等),术语使用自由,跨层需求间抽象层次大,给自动追踪带来极大的挑战.提出一种面向关键特征维度的相关性反馈方法,通过静态分析项目代码结构,抽取代码相关术语及其间的关联强度,构建代码词汇库,以缓解跨层需求的抽象层次差距及用语不统一的问题;通过度量词汇对需求描述的重要性并基于此筛选关键特征维度,以对查询语句进行针对性的优化,有效减少需求描述长度、内容形式等方面的噪音.通过在3个开源系统需求集上针对两个场景的实验,表明所提方法相比基线方法在跨层需求追踪方面的优越性,相比VSM、Standard Rocchio和Trace BERT,F2值的最大提升分别可达29.01%、7.45%和59.21%.

关键词：需求追踪相关性反馈开源系统问题日志

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多步法冰晶积冰数值模拟

航空学报 2024年第14期45卷 144-157页

作者：卜雪琴黄平林贵平楼燕霞北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 北京航空航天大学杭州国际创新研究院杭州311115

近年来,冰晶结冰问题逐渐成为飞机/发动机防除冰领域研究的热点。为了实现对冰晶积冰过程的准确预测,建立了冰晶结冰计算模型,包括考虑了不规则形状的冰晶运动轨迹模型、冰晶结冰质量动量守恒模型、黏附模型、侵蚀模型。采用时间多步法... 详细信息

近年来,冰晶结冰问题逐渐成为飞机/发动机防除冰领域研究的热点。为了实现对冰晶积冰过程的准确预测,建立了冰晶结冰计算模型,包括考虑了不规则形状的冰晶运动轨迹模型、冰晶结冰质量动量守恒模型、黏附模型、侵蚀模型。采用时间多步法模拟积冰过程,在每个时间步长内更新空气流场、冰晶粒子运动轨迹、结冰热力学计算结果,并利用动网格技术更新冰形的几何边界。研究结果表明,利用时间多步法进行计算,能够实现稳定冰形的模拟。稳定冰形形成的原因在于:一方面,积冰减少了表面冰晶的黏附量;另一方面,积冰增大了对已形成积冰的侵蚀量,最终使黏附积冰过程与侵蚀过程达到动态平衡。本文模型和计算方法适用于低融化率情况,能够对三维结构冰晶结冰数值模拟提供指导,但对于高融化率情况还需要进一步考虑积冰向下游流走的情况。

关键词：冰晶结冰黏附侵蚀多步法动网格

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目标机动补偿的动能拦截器增量式制导方法

北京航空航天大学学报 2024年第3期50卷 831-838页

作者：陈旸方艺忠韩拓胡庆雷北京航天长征飞行器研究所北京100076 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 杭州市北京航空航天大学国际创新研究院(北京航空航天大学国际创新学院) 杭州311115 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

面向目标强机动、推力干扰、测量偏差的动能拦截器强抗扰末制导方法设计问题,提出一种目标机动补偿的大气层外动能拦截器增量式强抗扰末制导方法。通过回采推力传感信息、视线转率辅助微分信息,同时联合增量式制导方法与惯性时延的扰动... 详细信息

面向目标强机动、推力干扰、测量偏差的动能拦截器强抗扰末制导方法设计问题,提出一种目标机动补偿的大气层外动能拦截器增量式强抗扰末制导方法。通过回采推力传感信息、视线转率辅助微分信息,同时联合增量式制导方法与惯性时延的扰动估计方法,对目标机动等不确定性和内外部不确定性等带来的扰动进行实时补偿并融合至制导算法,从而实现复杂工况下拦截器对抗机动目标的制导系统扰动降级与鲁棒增强等目的。复杂工况下仿真结果表明:所提方法对强机动目标、测量偏差、推力干扰等多源扰动具有强抗扰能力,并且能够实现精确碰撞式拦截任务。

关键词：动能拦截器增量式制导鲁棒制导扰动补偿机动目标

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基于LES的射流火焰湍流辐射交互作用研究

北京航空航天大学学报 2024年第8期50卷 2667-2676页

作者：宋绪光金捷张敏琦王方北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京航空航天大学江西研究院南昌330096 北京航空航天大学成都航空动力创新研究院成都611930

在大涡模拟中,研究了亚格子湍流辐射交互作用(SGS-TRI)对Sandia Flame D和Flame 4D(Scaled Sandia flame D)辐射源项的影响。模拟中,采用概率密度函数输运方程(TPDF)湍流燃烧模型模拟湍流燃烧过程,球谐函数(P1近似)法、灰气体加权和模型... 详细信息

在大涡模拟中,研究了亚格子湍流辐射交互作用(SGS-TRI)对Sandia Flame D和Flame 4D(Scaled Sandia flame D)辐射源项的影响。模拟中,采用概率密度函数输运方程(TPDF)湍流燃烧模型模拟湍流燃烧过程,球谐函数(P1近似)法、灰气体加权和模型(WSGGM)模拟辐射换热。采用湍流涡团光学薄脉动近似(OTFA)处理滤波吸收项,分别采用考虑和忽略SGS-TRI的方法求解滤波发射项。结果显示,SGS-TRI仅在辐射源项本身数值较小的区域对时均辐射源项有相对较大的影响(最大为25%);考虑和忽略SGS-TRI计算得到的时均温度以及CO_(2)浓度等径向分布基本重合(相对差别小于3%)。因此,亚格子湍流辐射交互作用对无碳烟湍流射流火焰(Flame D和Flame 4D)的影响较小。

关键词：湍流辐射交互作用亚格子大涡模拟概率密度函数输运方程模型辐射传热

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基于元学习的小样本遥感图像目标检测

北京航空航天大学学报 2024年第8期50卷 2503-2513页

作者：李红光王玉峰杨丽春北京航空航天大学无人系统研究院北京100191 北京航空航天大学交通科学与工程学院北京100191

面向小样本条件下的遥感图像目标检测任务,提出一种基于元学习的小样本遥感图像目标检测算法。针对遥感图像中目标尺度变化大、小样本条件下目标与背景易混淆的问题,在特征提取部分将单尺度重加权拓展为多尺度重加权模块,充分引入支持... 详细信息

面向小样本条件下的遥感图像目标检测任务,提出一种基于元学习的小样本遥感图像目标检测算法。针对遥感图像中目标尺度变化大、小样本条件下目标与背景易混淆的问题,在特征提取部分将单尺度重加权拓展为多尺度重加权模块,充分引入支持样本的先验知识以适应不同目标的尺度变化;为解决遥感图像目标类间相似性和类内差异性的问题,利用目标对于场景的依赖性设计了场景修正模块,对检出目标类别进行修正,并引入边际损失对特征空间内不同目标的特征分布进行约束。实验结果表明:所提算法在10样本任务设定上获得了较高的检测性能,在NWPU VHR-10和DIOR数据集新类别上的平均精度(mAP)分别达到了64.18%和37.27%。

关键词：小样本学习元学习多尺度重加权场景修正遥感图像目标检测

高室压大流量姿轨控发动机中高空模拟试验扩压器性能与结构方案设计

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航空动力学报 2024年第8期39卷 163-177页

作者：超力德郭红杰张元徐勇梁国柱北京航空航天大学宇航学院北京102206

采用热力计算方法、正激波理论、传热理论以及强度理论等方法,开展了液体姿轨控发动机与圆柱形扩压器性能与结构方案匹配设计和理论分析。从扩压器的性能、主要尺寸、换热方式、强度和稳定性校核等方面,给出了确定其性能与结构方案的设... 详细信息

采用热力计算方法、正激波理论、传热理论以及强度理论等方法,开展了液体姿轨控发动机与圆柱形扩压器性能与结构方案匹配设计和理论分析。从扩压器的性能、主要尺寸、换热方式、强度和稳定性校核等方面,给出了确定其性能与结构方案的设计计算方法和流程。计算给出了圆柱形扩压器面积比、燃烧室压力比、真空舱压力比以及燃气等熵指数对扩压器的主要尺寸和工作特性的影响曲线。针对推力为5 000 N的某NTO/MMH液体姿轨控发动机的试验需求,设计了内径为1.1 m、长度为8 m、内壁厚度和冷却夹层厚度均为10 mm的圆柱形扩压器,工作包线显示其具备在发动机燃烧室压强为1~5 MPa、最大流量为1~3 kg/s且模拟工作高度为中高空30~60 km高度范围内开展相关试验的能力。研究表明,在扩压器入流和正激波前后引入燃气热力计算的设计方法可获得更加准确的冷却计算所需的燃气热物性参数,因考虑了高温燃气的化学反应从而获得更合理的性能与结构匹配方案,也便于确定已有扩压器的试验能力范围。

关键词：姿轨控发动机高空模拟试验圆柱形扩压器性能计算方案设计

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碳氢燃料超燃冲压发动机热非平衡效应

航空学报 2024年第11期45卷 259-271页

作者：吴忧陈兵杨庆春徐旭北京航空航天大学宇航学院北京102206

高超声速流动往往伴随着热化学非平衡效应,而热化学非平衡效应会对高超声速推进系统内的流动、燃烧带来一系列影响。采用双温度热化学非平衡模型以及热力学平衡模型,对飞行条件为马赫数10、高度29 km的煤油燃料超燃冲压发动机进行数值模... 详细信息

高超声速流动往往伴随着热化学非平衡效应,而热化学非平衡效应会对高超声速推进系统内的流动、燃烧带来一系列影响。采用双温度热化学非平衡模型以及热力学平衡模型,对飞行条件为马赫数10、高度29 km的煤油燃料超燃冲压发动机进行数值模拟,研究了热非平衡效应对发动机流动、燃烧及性能的影响。结果表明:热非平衡效应可以通过改变斜激波角度进而影响发动机内的流场结构和掺混效率。尽管热非平衡态下燃烧室前部的平衡温度较高,可以促进凹腔上游的燃烧,但对于凹腔后部的燃烧,热非平衡效应降低了热释放率峰值及燃烧效率。喷管中的振动非平衡效应可影响推力。总的来说,热非平衡效应降低了马赫数10煤油燃料发动机的性能。

关键词：高超声速流动热化学非平衡双温度模型超燃冲压发动机碳氢燃料